[发明专利]一种电能质量调节装置及控制方法

权利要求书

1.一种电能质量调节装置的柔性控制方法，该装置包括电网侧三相电路；其特征在于：还包括分别与电网侧三相电路依次连接的第一、第二、第三隔离开关、第一、第二、第三断路器和第一、第二、第三电抗器，分别与第一、第二、第三电抗器连接的第一、第二、第三柔性电能变换装置，第一、第二、第三柔性电能变换装置相互连接于中性点；各柔性电能变换装置包括n组级联全桥式逆变单元，n为正整数；每组全桥逆变单元包括四个IGBT，每个IGBT反并联一个二极管；每组全桥逆变单元依次连接有直流母线电容、切换开关和后备储能系统；其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、对电网侧电压、电流进行检测与计算；

步骤2、通过智能场景识别算法识别3种场景；场景1对应正常工作模式、场景2对应的电压暂降补偿模式、场景3对应的谐波补偿模式和无功补偿模式；

步骤3、正常工作模式下电网电压、电流均在预设的阈值范围内，切换开关闭合；调节装置既可对谐波、无功进行补偿，同时作为光伏发电单元的并网逆变器，对光伏发电装置采用MPPT控制，在控制模型内叠加一个指令电流，光伏发电装置经MPPT调节控制得到的指令电流，在电压调节环节之后加入；

步骤4、电压暂降补偿模式下电网电压下降超过阈值，切换开关闭合，光伏发电单元向直流母线电容供能，调节装置对电网电压进行补偿；采用电压暂降补偿算法将电网电压与逆变器输出电压之间的相位差通过MPPT算法调节间接控制有功电流的注入，电网电压与逆变器输出电压的幅值差确定无功功率的传递方向与大小，最后由重复控制算法生成叠加指令值；

步骤5、谐波补偿模式和无功补偿模式下若电网谐波和无功含量未超过预设的阈值，切换开关保持闭合，调节装置采用复合补偿算法对谐波、无功进行补偿，同时并网发电；若电网谐波和无功含量超过预设的阈值，切换开关分断，调节装置采用重点补偿算法对谐波、无功进行补偿。

2.根据权利要求1所述电能质量调节装置的柔性控制方法，其特征在于：步骤2所述智能场景识别算法采用基于实时电气参数检测的智能场景识别算法，其进行识别的优选级排序依次为：电压暂降补偿场景、谐波补偿场景和无功补偿场景；具体步骤如下：

步骤2.1、检测电网电压下降是否超过阈值，如果没有超过，则检测谐波含量是否超过阈值，如果没有超过，则检测功率因数是否超过阈值，如果没有超过，则工作于正常工作场景；

步骤2.2、检测电网电压下降超过阈值，则开始进行时间累计；如果补偿电压下降时间超过阈值，调节装置报警并进行处理；如果补偿电压下降时间没有超过阈值，则工作在电压暂降补偿场景；

步骤2.3、检测电网电压下降没有超过阈值，但谐波含量超过阈值1，则开始进行时间累计；如果消除谐波时间超过阈值，则工作在谐波重点补偿场景；如果消除谐波时间没有超过阈值，则再次检测谐波含量是否超过阈值2，如果没有超过，则工作在谐波复合补偿场景；如果谐波含量超过阈值2，则再次进行时间累计；如果消除谐波时间没有超过阈值，则工作在谐波重点补偿场景；如果消除谐波时间超过阈值，调节装置报警并进行处理；

步骤2.4、检测电网电压下降没有超过阈值，谐波含量没有超过阈值1，但功率因数超过阈值1，则开始进行时间累计；如果功率因数时间超过阈值1，则工作在无功重点补偿场景；如果功率因数时间没有超过阈值1，则再次检测功率因数是否超过阈值2，如果没有超过，则工作在无功复合补偿场景，如果功率因数超过阈值2，则再次进行时间累计，检测功率因数时间是否超过阈值2，如果超过，识别装置报警并进行处理，如果没有超过，则工作在无功重点补偿场景。

3.一种电能质量调节装置智能场景识别的柔性补偿方法，该装置包括电网侧三相电路；还包括分别与电网侧三相电路依次连接的第一、第二、第三隔离开关、第一、第二、第三断路器和第一、第二、第三电抗器，分别与第一、第二、第三电抗器连接的第一、第二、第三柔性电能变换装置，第一、第二、第三柔性电能变换装置相互连接于中性点；各柔性电能变换装置包括n组级联全桥式逆变单元，n为正整数；每组全桥逆变单元包括四个IGBT，每个IGBT反并联一个二极管；每组全桥逆变单元依次连接有直流母线电容、切换开关和光伏发电单元；其特征在于：该方法基于目标最优理论对各补偿电流进行柔性分配；具体步骤如下：

S1.根据智能场景识别算法识别场景补偿的优选级；

S2.识别是否优先补偿谐波；如果优先补偿谐波，根据进行补偿，其中为补偿总电流向量；k_h为谐波补偿系数，为谐波补偿电流向量；k_v为无功补偿系数，为无功补偿电流向量；k_d为电压补偿系数，为电压补偿电流向量；k_h、k_v、k_d的取值范围为[0,1]；令k_h＝1，k_d的取值在[0,1]范围内变化，求出最优k_v；否则进行S3；

S3.识别是否优先补偿无功；如果优先补偿无功，则根据进行补偿，其中为补偿总电流向量；k_h为谐波补偿系数，为谐波补偿电流向量；k_v为无功补偿系数，为无功补偿电流向量；k_d为电压补偿系数，为电压补偿电流向量；k_h、k_v、k_d的取值范围为[0,1]；令k_v＝1，k_d的取值在[0,1]范围内变化，求出最优k_h；否则进行S4；

S4.识别是否优先补偿电压暂降；如果优先补偿电压暂降，根据进行补偿，其中为补偿总电流向量；k_h为谐波补偿系数，为谐波补偿电流向量；k_v为无功补偿系数，为无功补偿电流向量；k_d为电压补偿系数，为电压补偿电流向量；k_h、k_v、k_d的取值范围为[0,1]；令k_d＝1，k_v的取值在[0,1]范围内变化，求出最优k_d；否则进行S1；

S5.输出最优k_v、k_h和k_d。